(57)【要約】【課題】音や音楽を楽器のように忠実に再生可能な音響パネルを提供する。【解決手段】ほぼ平坦な木製の共鳴板（２）と、上記共鳴板（２）に機械的テンションを与えるように上記共鳴板（２）に取り付けられる少なくとも１つの接合部材（３，４）と、上記共鳴板（２）の振動節点となる位置に装着され、電子オーディオソースから電気信号形式で届いたオーディオ情報を、機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板（２）の振動に変換するために、上記電子オーディオソースに接続可能な電気機械変換器（９）とからなる音響パネル（１）であって、上記共鳴板（２）は、上記共鳴板（２）から空気中へのエネルギ伝搬を、音の周波数領域にわたって均等に行うよう、相互に異なる厚さを有した領域を有する。【選択図】図１
2006352861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製の共鳴板と、
上記共鳴板に機械的テンションを与えるように上記共鳴板に適合して取り付けられる少なくとも１つの接合部材と、
上記共鳴板の振動節点となる位置に装着され、電子オーディオソースから電気信号の形式で届いたオーディオ情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するために、上記電子オーディオソースに接続可能な電気機械変換器とを備え、
上記共鳴板は、上記共鳴板から空気中へのエネルギ伝搬を音の周波数領域にわたって均等に行うように、相互に異なる厚さを有した音響領域を有することを特徴とする音響パネル。
【請求項２】
上記パネルの異なる厚さを有した音響領域は、低音周波数域を強調するために、より薄い厚さを有するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音響パネル。
【請求項３】
上記共鳴板の音響工学的インピーダンスを低減するため、上記パネルの木材繊維に対して放射状に振動エネルギが伝搬するように取り付けられた第２の接合部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の音響パネル。
【請求項４】
上記共鳴板は、木材繊維がその長手方向もしくは長い対角線の方向にほぼ沿うように相互に接着されて配置された複数の木製片によって形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響パネル。
【請求項５】
上記電気機械変換器は、バイモルフ圧電セラミック型であって、ほぼ６０〜１６０００Ｈｚの周波数領域において実質的に２００μ以上の機械的変位を発生可能であり、ブロッキング力がほぼ６〜２０Ｎで、供給電圧がほぼ７０〜１００Ｖであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の音響パネル。
【請求項６】
上記電気機械変換器は、上記電子オーディオソースのアナログオーディオ出力信号を上記電気信号に変換するため、変換回路により上記電子オーディオソースに接続可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の音響パネル。
【請求項７】
ほぼ平坦で所定形状を有する木製の共鳴板を作成する過程と、
上記共鳴板の固有振動周波数を求める過程と、
上記共鳴板の振動節点を求める過程と、
上記共鳴板の表面に沿って可聴周波数領域における強度のピークを求めるため、上記共鳴板の表面の周波数マッピングを行う過程と、
様々な周波数において得られた強度のピーク値に応じて選択された上記共鳴板の領域の厚さを変更する過程と、
上記共鳴板に機械的テンションを与えるために上記共鳴板に少なくとも１つの接合部材を取り付ける過程と、
上記電子オーディオソースから電気信号形式で届いたオーディオ情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するため、好ましくはバイモルフ圧電セラミック型である電気機械変換器を、求められた上記振動節点に取り付ける過程と
を備えることを特徴とする音響パネルの製造方法。
【請求項８】
上記共鳴板を製作する過程は、
形状を定める過程と、
ほぼ定められた上記形状となると共に木材繊維が定められた上記形状の長手方向もしくは長い対角線にほぼ沿うように複数の木製片を配置して上記複数の木製片を接着する過程と
を備えることを特徴とする請求項７に記載の音響パネルの製造方法。
【請求項９】
上記接着の過程の後の過程は、
上記共鳴板を第１の厚さに調整する過程と、
上記共鳴板の縁部に象眼を施すと共に上記共鳴板の縁部に沿って木製整形材を挿入する過程と、
上記共鳴板を上記第１の厚さより薄い第２の均一な厚さに調整する過程と
を備えることを特徴とする請求項８に記載の音響パネルの製造方法。
【請求項１０】
上記周波数マッピングを行う過程は、
上記範囲内の可聴周波数で上記共鳴板を振動させる過程と、
上記可聴周波数のそれぞれに対し、上記複数の領域のそれぞれにおける振動の強度を計測する過程と
を備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の音響パネルの製造方法。
【請求項１１】
上記接合部材を形成する過程を更に備えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の音響パネルの製造方法。
【請求項１２】
厚さが変更された上記共鳴板の領域について、強度のピークを計測する上記過程を繰り返すことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の音響パネルの製造方法。
【請求項１３】
選択された上記領域の厚さは、上記音響パネルから空中へのエネルギの伝搬を最適化するように選択されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の音響パネルの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至６のいずれかに記載された音響パネルと、
上記音響パネルに取り付けられた上記変換器に接続されると共に、電子オーディオソースから電気信号形式で届いたオーディオ又は音楽情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するため、上記電子オーディオソースの１つ以上のオーディオ出力に接続可能な変換回路と
を備えることを特徴とする音響及び音楽再生装置。
【請求項１５】
上記変換回路は、
主電源電圧への変換及び適合を行うステージと、
濾過及び安定化を行うステージと、
入力オーディオ信号のための適合及びイコライザステージと、
ミュート機能又は待機機能を有した制御ロジックと、
低周波増幅ステージと
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音や音楽を再生するための音響パネル、及びそのような音響パネルを製造するための方法に関し、より具体的には、例えばＣＤプレーヤ、ラジオ、磁気テーププレーヤ、或いはミキサのようなあらゆる種類のオーディオソースから得られた音や音楽を再生するため、当該オーディオソースに接続可能な木製の音響パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽を再生して演奏するためにラウドスピーカを使用することが知られている。一般的にラウドスピーカは、共鳴室内に取り付けられると共にその中央部分がコイル式の電磁変換器に接続された円錐形状の薄いダイヤフラムを有し、ダイヤフラムの表面に音波を生成するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これらのラウドスピーカには限られた周波数帯域内でしか作動できないという欠点があるため、例えば低周波域、中間周波域、及び高周波域のように周波数の特定の部分を強調するために、同一のラウドスピーカや複数のラウドスピーカにいくつかのダイヤフラムを用いる必要があった。
また、ダイヤフラムによって生成された音の有害な干渉作用を避けるようにした共鳴室を使用する必要があった。
【０００４】
本発明の意図するところは、あらゆる電子ソースによって生成された音や音楽をも再生可能な形式のラウドスピーカを提案することにより、上述の欠点を解消することにある。
このような意図のもとで本発明の目的は、音や音楽を楽器のように忠実に再生可能な音響パネルを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、その通常の操作に支障をきたすような負担を過大に受けることのない音響パネルを提供することにある。
【０００５】
また本発明の目的は、音響パネルの音響工学的インピーダンスを最小限にすることにある。
更に本発明の目的は、美的に快適でいかなる環境にも適応可能なパネルを創造することにある。
また本発明のもう１つの目的は、信頼性が高く、比較的容易に製造可能な音響パネルを競争可能な価格で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの意図及び目的、並びに以下においてより一層明確となる別の目的を達成するため、本発明による音響パネルは、木製の共鳴板と、上記共鳴板に機械的なテンションを与えるように上記共鳴板に適合して取り付けられる少なくとも１つの接合部材と、上記共鳴板の振動節点となる位置に装着され、電子オーディオソースから電気信号の形式で届いたオーディオ情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するために、上記電子オーディオソースに接続可能な電気機械変換器とを備え、上記共鳴板は、上記共鳴板から空気中へのエネルギ伝搬を音の周波数領域にわたって均等に行うように、相互に異なる厚さを有した音響領域を有することを特徴とする。
【０００７】
好ましい態様において、上記音響パネルと、上記音響パネルに取り付けられた上記変換器に接続されると共に、電子オーディオソースから電気信号形式で届いたオーディオ又は音楽情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するため、上記電子オーディオソースの１つ以上の出力に接続可能な変換回路とを備えることを特徴とする音及び音楽再生装置とすることが有効である。
【０００８】
また、本発明の上記意図及び目的は、音響パネルの製造方法によって達成されるものであり、上記音響パネルの製造方法は以下の過程からなることを特徴とする。
−ほぼ平坦で所定形状を有する木製の共鳴板を作成する過程と、
−上記共鳴板の固有振動周波数を求める過程と、
−上記共鳴板の振動節点を求める過程と、
−上記共鳴板の表面に沿って可聴周波数領域における強度のピークを求めるため、上記共鳴板の表面の周波数マッピングを行う過程と、
−様々な周波数において得られた強度のピーク値に応じて選択された上記共鳴板の領域の厚さを変更する過程と、
−上記共鳴板に機械的なテンションを与えるために上記共鳴板に少なくとも１つの接合部材を取り付ける過程と、
−上記電子オーディオソースから電気信号形式で届いたオーディオ情報を機械的パルス及びそれに伴う上記共鳴板の振動に変換するため、好ましくはバイモルフ圧電セラミック型である電気機械変換器を、求められた上記振動節点に取り付ける過程。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の更なる特徴及び利点は、限定されない例を用いて添付の図面に示された、本発明による音響パネル及び音響パネルの製造方法の好ましいが限定されるものではない実施形態からより一層明確となる。
図を参照すると、本発明による音響パネルは全般的に符号１で示され、木製、好ましくはモミ、より好ましくはヴァル・ディ・フィエメ（Val di Fiemme）のモミからなる共鳴板（soundboard）２を備えている。
【００１０】
共鳴板２は、弦楽器製作者の作業場や楽器用の共鳴板を製作するための作業場で一般的に用いられるものである限り、いかなる素材や木材からなっていても良いことはもちろんである。
共鳴板２は複数の木製片によって構成され、所定形状のほぼ平坦な構造をなすように、これら木製片が接着されている。
【００１１】
木製片は、それらを形成する木材の繊維が共鳴板２の形状の長手方向もしくは長い対角線（long diagonal）にほぼ沿うように、例えば図２に示す方向２５のように、共鳴板２の主方向もしくは主対角線（main diagonal）の方向に配置されるのが好ましい。
また、木製片は、モミの幹のほぼ径方向に平行な平面に沿って切断して製作されることにより、木目が木製片の主要面にほぼ直角となり、湿気によって反るようなことのない共鳴板２を得ることができる。
【００１２】
共鳴板２はベース２０上に据え付けられており、共鳴板２に接着されて木材の繊維の方向に対してほぼ放射状もしくは横断する方向に配置された少なくとも１つ、好ましくは２つの接合部材（tie）３及び４を有している。接合部材もモミからなるのが好ましく、共鳴板２に機械的テンションを与えるような寸法及び曲率半径を有している。接合部材の数は、共鳴板２の必要条件や寸法に応じて２つ以外の数とすることができることはいうまでもない。
【００１３】
本発明の第２実施形態では、２つの接合部材２３及び２４を有する音響パネル２６が、緩衝機構を有した適合するクランプ２１及び２２を用いて、壁からほぼ８〜１０ｃｍの位置に音響パネル２６を保持するように壁から吊り下げられるようになっている。音響パネル２６を別の方法で吊り下げることができることはいうまでもないが、音響パネル２６を壁や天井に固定する手段が振動を抑制すると共に音響パネル２６との間の振動のやりとりを防止する手段を備えていることが好ましい。
【００１４】
本発明の第３実施形態による音響パネル１０は、共鳴板１２及び接合部材１３，１４に加え、付加的な音質特性を与えるように共鳴板１２に形成された開口１７を有している。
図１に示される音響パネル１に戻ると、共鳴板２は、その内側における共鳴板２の振動時の節点（nodal point）となる位置に形成された取付座５を有しており、この節点については後述する。取付座５が位置する節点は、図１に示されるように共鳴板２のほぼ中央の位置に配置することができるが、この位置は共鳴板２の寸法や形状に応じて変更されうる。例えば、図２の場合のように、節点は共鳴板の縁部近傍にもあり得る。
【００１５】
取付座５には電気機械変換器９（図２では２９）が挿入され、オーディオソースから届いた音を再生する適正な電気音響信号によって駆動されたときに、共鳴板２に機械的振動を与えることができるようになっている。
好ましい実施形態では、電気機械変換器９はバイモルフ圧電セラミック型の屈曲素子（bender）であって、例えば日本の会社である大阪のＦｕｊｉ  ａｎｄ  Ｃｏ．によって市販されている。この素子は、直径約５０ｍｍのバイモルフ圧電セラミックディスクを用いることにより、約７０〜１００Ｖの印加電圧で、約６〜２０Ｎの範囲のブロッキング力（blocking force：それぞれのアクチュエータが発生可能な最大の力、即ち最大変位を零とするのに必要な力）を有して、ほぼ６０〜１６０００Ｈｚの周波数帯域において実質的に２００μ以上の機械的変位を発生可能である。
【００１６】
電気機械変換器９は、例えば図示しない音楽ＣＤプレーヤのアナログオーディオ出力のようなオーディオソースのオーディオ出力に接続されたオーディオ変換回路に、ケーブル６を介して接続される。
変換回路は音響パネル１とは分離されているのが好ましく、上記電子オーディオソースから電気信号形式で届いた音響もしくは音楽情報を、機械的パルス及びそれに伴う共鳴板２の振動に変換するようになっている。
【００１７】
具体的には、変換回路は、好ましくは極めて低い電圧用の３つの２次巻線を有する微小化された変圧器で構成されて主電源電圧への変換及び適合を行うステージと、ヒューズ保護素子と、電源スイッチと、主電源に接続するためのケーブルとを備えている。
信号にフィルタをかけて安定化させるため、グレーツブリッジ整流器（Graetz bridge rectifier）と、平滑コンデンサと、出力電圧を手動で設定する装置を有した２つの電圧用のモノリシックリニア電圧安定器とからなるステージが用いられる。また、変換回路は、受動適合入力回路網（passive adaptive input network）と、個々に手動調整可能な５バンドアナログ統合回路とからなる、入力オーディオ信号を適合させて等化する（equalize）ためのステージを備えている。
【００１８】
更に、ＭＯＳＦＥＴ終段トランジスタと、デジタルミュート回路と、ＳＯＡ保護回路とを備えたＡＢクラスモノリシックリニア増幅回路からなる低周波ソリッドステート増幅ステージが設けられている。
最後に、変換回路は、双安定ＣＭＯＳメモリ回路と待機状態を示すＬＥＤとを有した、ミュートもしくは待機機能制御ロジックシステムを完備しているのが好ましい。
【００１９】
電気機械変換器９は、オーディオソースもしくは音楽ソースから発せられたオーディオ情報を表す電気信号を機械的パルスに変換して、振動の形式で共鳴板２にエネルギを伝達するために使用される。
音響パネル１の木材の中でエネルギの伝達を最大限に行うため、共鳴板２は不均一な厚さもしくは相互に相違した厚さを有する１つ以上の音響領域を有しており、その厚さは、可聴周波数領域においてより一様に共鳴板２から空気中にエネルギを伝搬させるため、ほぼ１．２〜６．３ｍｍの範囲で変化させるのが好ましい。一例として図１には、厚さを低減した領域７と厚さを増大させた領域８とを示している。
【００２０】
各領域の厚さは、伝統的な弦楽器制作者の技術、及び好ましくは以下に示す手順に従って大きさが設定される。
音響パネル１の形状及び寸法の選択は、形状の長手方向もしくは長い対角線の方向が木材の繊維の方向にほぼ一致するように留意して創作される紙模型の構成から開始される。共鳴板２はこれらの方向に沿って曲げられる。
【００２１】
紙模型を製作した後、前述したとおり、繊維が木製片の長い方の表面にほぼ直角となるように、或いは少なくとも平行とならないように選択された、好ましくはモミ、より好ましくはフィエメのモミの木製片を単一の層に配置することにより共鳴板２が製作される。単に一例としてではあるが、各木製片は７〜８ｃｍの幅、７〜９ｍｍの厚さ、及び繊維の方向に約１２０ｃｍの長さとすることが可能である。
【００２２】
このようにして得られた音響パネル１の加工前の形状は、楽器用の共鳴板製造の際に一般的に行われている縁部への象眼やその後の木製整形部材の挿入を可能とするため、約８．５ｍｍの厚さに接着及び調整される。
象眼及び整形作業の次に、共鳴板２は完全に平坦になるよう、好ましくは４．５〜６．５ｍｍの範囲の厚さとなるように再び調整される。
【００２３】
次に、音響周波数計測機器を用いると共に、共鳴板２を打ち鳴らすことにより、所定形状を有した共鳴板２の固有振動周波数を求めるための試験が実行される。そして、共鳴板の表面に沿って様々な可聴周波数における振動強度のピークを計測するため、共鳴板２の表面の周波数マッピングが行われる。
これに代えて、伝統的な弦楽器製造の技術として行われているように、共鳴板２のマッピングは、共鳴板２のいくつかの異なる箇所を打ち鳴らし、調律音叉を置いて各箇所に対する応答を計測し、計測が行われた共鳴板の箇所に印を付すことによって行うこともできる。
【００２４】
また、当業者が容易に理解可能な別の手法を、代替のマッピング技術の方法として用いることも可能である。
また、マッピングを行うことで、電気機械変換器９を挿入する取付座５を設けて電気機械変換器９を取り付ける駆動位置の決定も行われる。その位置には、共鳴板２へのエネルギの伝達が最も良好に行われる、共鳴板２の振動の節点が選択される。
【００２５】
マッピングの結果に応じ、様々な周波数における音響強度を均衡させ共鳴板２の音響工学的インピーダンスを最小とするように、各計測領域における共鳴板２の厚さが設定される。厚さの減少は必然的に低周波音を強調する一方、接合部材の使用は高周波域を強調する。
ここでは第２の接合部材として用いる小さな接合部材を使用することにより、音の周波数帯域における振動強度については、共鳴板２の特に音響的に良好な領域から音響的に劣る領域への振動エネルギの伝達を有効に行うことが可能となる。
【００２６】
共鳴板の裏側には、厚みを減少させる必要がある場合に切削が行われ、接合部材が適合される。接合部材は、個々の共鳴板に対して予め形成されたテンプレート上に接着され、全ての面が研磨される。
接合部材は、約１２０〜７８０ｍｍの範囲の大きさを有しており、厚さは４．５〜８ｍｍの範囲、高さは４〜１３ｍｍの範囲となっている。その曲率半径は、横方向の反りが１〜９ｍｍの範囲となるような負荷を共鳴板２に与えるようになっている。
【００２７】
次に、少なくとも１回の付加的音響試験が行われ、（最小化されるべき）音響工学的インピーダンス及び木材におけるエネルギ伝達について最良の結果が得られるまで、厚さ及び／又は接合部材の形状が手作業で調整されることにより、共鳴板２の応答性が改善される。接合部材は、共鳴板２に適度のテンションを与えると共に木材繊維に対して放射方向となるエネルギ伝搬を促進するような大きさとされる。
【００２８】
最後に、音響パネル１にはニスが塗布され、磨かれて仕上げが行われ、圧電セラミック屈曲素子９が取付座５内に恒久的に挿入され、接着剤を用いて共鳴板２の取付座５内に固定され木製栓によって保護された圧電セラミック屈曲素子９にはケーブル６の線材が溶接される。
次に、音響パネル１の付加的な最終試験が行われるのが好ましく、その周波数応答特性スペクトルが記録される。
【００２９】
本発明による方法を用いて一旦音響パネル１ができあがると、同じ楽器において生じるように個々の音響パネル１の特性となる音響上の個性は生じるものの、同じ形状及び寸法を有した音響パネル１は容易に製造及び複製が可能となり、実施すべき試験の数を減らすことができる。
本発明による装置は、当初の意図及び目的を完全に達成することが明らかとなった。
【００３０】
このようにして得られた装置は、添付の特許請求の範囲内において様々な変更や変形が可能である。全ては詳細にわたって技術的均等物との置換が可能である。寸法だけではなく、使用された素材についても、必要に応じて、また技術の状態に応じていればどのようなものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による音響パネルの斜視図である。
【図２】本発明の第２実施形態による音響パネルの斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態による音響パネルの斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，１０，２６  音響パネル
２，１２  共鳴板
３，４，１３，１４，２３，２４  接合部材
５  取付座
９，２９  電気機械変換器
【図１】
2006352861.tif 000003
【図２】
2006352861.tif 000004
【図３】
2006352861.tif 000005